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          PCB板晶振布局中輻射超標的原因分析

          發布日期:2019-09-26 11:02:43 瀏覽:389次

          一、問題描述:

          某行車記錄儀,測試的時候要加一個外接適配器,在機器上電運行測試時發現超標,具體頻點是84MHZ、144MH、168MHZ,需要分析其輻射超標產生的原因,并給出相應的對策。輻射測試數據如下:

          二、輻射源頭分析:

          該產品只有一塊PCB,其上有一個12MHZ的晶體。其中超標頻點恰好都是12MHZ的倍頻,而分析該機器容易EMI輻射超標的屏和攝像頭,發現LCD-CLK是33MHZ,而攝像頭MCLK是24MHZ;

          通過排除發現去掉攝像頭后,超標點依然存在,而通過屏蔽12MZH晶體,超標點有降低,由此判斷144MHZ超標點與晶體有關,PCB布局如下:

          三、輻射產生的原理:

          從PCB布局可以看出,12MHZ的晶體正好布置在了PCB邊緣,當產品放置與輻射發射的測試環境中時,被測產品的高速器件與實驗室中參考接地會形成一定的容性耦合,產生寄生電容,導致出現共模輻射,寄生電容越大,共模輻射越強;

          而寄生電容實質就是晶體與參考地之間的電場分布,當兩者之間電壓恒定時,兩者之間電場分布越多,兩者之間電場強度就越大,寄生電容也會越大,晶體在PCB邊緣與在PCB中間時電場分布如下:

          PCB邊緣的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖

          PCB中間的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖

          從圖中可以看出,當晶振布置在PCB中間,或離PCB邊緣較遠時,由于PCB中工作地(GND)平面的存在,使大部分的電場控制在晶振與工作地之間,即在PCB內部,分布到參考接地板去的電場大大減小,導致輻射發射就降低了。

          四、處理措施

          將晶振內移,使其離PCB邊緣至少1cm以上的距離,并在PCB表層離晶振1cm的范圍內敷銅,同時把表層的銅通過過孔與PCB地平面相連。經過修改后的測試結果頻譜圖如下,從圖可以看出,輻射發射有了明顯改善。

          五、思考與啟示

          高速的印制線或器件與參考接地板之間的容性耦合,會產生EMI問題,敏感印制線或器件布置在PCB邊緣會產生抗擾度問題。

          如果設計中由于其他一些原因一定要布置在PCB邊緣,那么可以在印制線邊上再布一根工作地線,并多增加過孔將此工作地線與工作地平面相連。

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